Allgemeine Psychologie: Visuelle Wahrnehmung. Sommersemester Thomas Schmidt

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1 Allgemeine Psychologie: Visuelle Wahrnehmung Sommersemester 2008 Thomas Schmidt Folien:

2 Literatur Zimbardo, Kap. 5 Zum Auge: Zimbardo, Kap. 4.2 Zu rezeptiven Feldern: Rosenzweig et al., entsprechende Teile von Kap. 10

3 Die Mehrdeutigkeit visueller Bilder Verschiedenste Objekte können dasselbe Bild auf der Netzhaut erzeugen. Das visuelle System muss sich daher für eine plausible Interpretation entscheiden. In einem strengen Sinne sind alle unsere Wahrnehmungen falsch, weil sie nur (Re-)konstruktionen der wirklichen Welt sind. Shigeo Fukuda, Man kann das Meer nicht schneiden (1988)

4 Licht Das Sehsystem ist empfindlich für elektromagnetische Strahlung in einem eng umgrenzten Bereich von Wellenlängen. Nur für Strahlung dieser Wellenlängen besitzen wir Rezeptoren. Andere Tierarten können jedoch UV- oder Infrarot-Strahlung wahrnehmen.

5 Anatomie des Auges Auf der Netzhaut entsteht ein umgekehrtes Abbild unserer Umwelt. Das Auge ist aber keine gute Kamera : Durch wiederholte Lichtbrechung und beugung ist das Bild auf der Retina unscharf.

6 Rezeptorverteilung In der Fovea befinden sich nur Zapfen. Am blinden Fleck gibt es keine Rezeptoren: dort tritt der Sehnerv aus. Die Dichte der Zapfen nimmt zur Peripherie hin rasch ab, es gibt aber überall Zapfen. Es gibt mehr Stäbchen (10 8 ) als Zapfen (5 x 10 6 ). In der Fovea sind die Rezeptoren dichter gepackt. Folge: wir kommen mit weniger Zapfen aus, müssen dafür aber unsere Augen bewegen!

7 Das retinale Netzwerk Die Ganglienzellen leiten die Information vom Auge zum Gehirn. Zwischen Rezeptoren und Ganglienzellen gibt es ein Netzwerk aus vertikalen (Bipolarzellen) und horizontalen (Amakrin- und Horizontalzellen) Verbindungen. Zapfen und Stäbchen projizieren auf die gleichen Ganglienzellen.

8 Unser Sehen funktioniert über einen gewaltigen Bereich von Helligkeiten

9 Zwei Rezeptorsysteme Eigenschaft Photopisch Skotopisch Rezeptoren Zapfen Stäbchen Photopigment Empfindlichkeit Ort auf der Netzhaut Drei verschiedene Zapfenopsine Niedrig, für das Tagessehen Konzentriert in der Fovea Rhodopsin Hoch, für das Sehen bei Nacht Ausserhalb der Fovea Farbdiskrimination Trichromatisch Farbenblind Sehschärfe Sehr gut in der Fovea, schlechter ausserhalb Niedrig

10 Dunkeladaptation Erste Reaktion: Änderung der Pupillengröße Regeneration von Photopigment: erst Zapfen, dann Stäbchen Die empfindlichsten Rezeptoren bestimmen jeweils die Wahrnehmungsschwelle (ergibt den Knick im Adaptationsverlauf) Außerdem: neuronale Verstärkung

11 Retino-kortikale Bahnen

12 Rezeptive Felder von retinalen Ganglienzellen Laterale Hemmung: wechselseitige Hemmung benachbarter Zellen

13 Rezeptive Felder im visuellen Kortex Mögliche Verschaltung von konzentrischen RFs zu simple cells Simple cells: passender Reiz muss an einer bestimmten Stelle des RF sein Complex cells: passender Reiz darf irgendwo im RF sein Hypercomplex cells: reagieren auf Ecken Bewegungsselektive Zellen: reagieren auf Reize mit einer bestimmten Richtung

14 Illusionen durch laterale Hemmung?

15 The classical explanation is wrong: Lateral inhibition can t explain it! Falsch: rezeptive Felder sind viel kleiner! Laterale Hemmung kann das Hermann-Gitter nicht erklären!

16 Hermann-Gitter Weaves Hermann (1870) Hamburger & Shapiro

17 Topographische Karten Retinotopie: Neurone, die im visuellen Kortex nah beieinander liegen, kodieren benachbarte Orte im visuellen Feld. Tonotopie: Neurone, die im auditorischen Kortex nah beieinander liegen, kodieren ähnliche Frequenzen. Somatotopie: Neurone, die im somatosensorischen Kortex nah beieinander liegen, kodieren benachbarte Punkte auf der Haut.

18 Kolumnare Organisation Die Kolumne ist die elementare Recheneinheit im visuellen Kortex. In einer Kolumne sind die Signale aus beiden Augen für alle Orientierungen repräsentiert.

19 Visueller Assoziationskortex

20

21 Gestaltgesetze der Gruppierung Ähnlichkeit Nähe Geschlossenheit Gemeinsames Schicksal Prägnanz

22 Figur, Grund und multistabile Reize Necker-Würfel Alte oder junge Frau? Rubin-Vase Monocular Rivalry: rote oder grüne Streifen?

23 Figur, Grund und multistabile Reize

24 Klassische geometrische Täuschungen

25 Campbell & Robson (1968) DeValois et al. (1981) Sowden & Schyns (2006) Zerlegung des Bildes nach Ortsfrequenzen

26 Wahrnehmung von Entfernung Außerdem: Tiefensehen (auf kurze Entfernung), Bewegungsparallaxe, Texturgradienten, Dunst und Blauverschiebung

27 Das Problem der Größenkonstanz

28 Julian Beever, Batman and Robin to the Rescue

29 Die Wahrnehmung von Helligkeit Licht und Schatten in einer Szene aus The Man Who Wasn t There (2001) Regie: Joel & Ethan Coen; Kamera: Roger Deakins

30 Shape from shading Bridget Riley: Arrest 1 (1965)

31 Helligkeitskonstanz

32 Helligkeitskonstanz unter Transparenz Die kleinen Rechtecke haben alle den gleichen Grauton!

33 Die Basis des Farbensehens: Drei Typen von Zapfen

34 Gegenfarbmechanismen Zapfen Retinale Ganglienzellen und Gehirn Gegenfarb-Kanäle sorgen dafür, dass die Informationen der Zapfen optimal aufgeteilt werden, obwohl deren Absorptionsspektren ähnlich sind.

35 Farb-Nacheffekt durch Adaptation von Rezeptoren

36 Ungerleider & Mishkin: ventraler Was-Pfad, dorsaler Wo-Pfad (s.u.) Milner & Goodale: der dorsale Pfad dient nicht so sehr der Objektlokalisation als vielmehr der Steuerung von visuell geleiteten Körperbewegungen

37 Visuelle Steuerung von Körperbewegungen Milner & Goodale: Dissoziation zwischen Wahrnehmung und Handlung bei Patientin DF mit Schädigung des ventralen Stroms

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